专利名称：使用光固化油墨进行喷墨打印的方法
技术领域：
本发明涉及到一种符合权利要求1前序部分的使用喷墨打印机 的打印方法。
背景技术：
喷墨打印机生产成本低，尤其是当打印机为串行打印机类型时， 而且在打印图像的形状方面灵活多变。
它们不对打印物施加压力并且打印头不与要打印的表面进行直 接的接触。
因此原则上，它们适合打印范围很广泛的打印物，也包括敏感 的材料和表面。
根据当前技术状况，喷墨打印机主要使用基于水或油的墨来打 印有吸附力的打印物，例如纸，纸板，木材以及类似材料。
由打印头喷嘴喷射的墨滴以每秒几米的速度到达打印物表面。 在墨滴撞击打印物的瞬间，流线型的墨滴发生变形并形成透镜形的形 状。很小部分的墨滴体积雾化成小的次级墨滴，这些次级墨滴经过在 主墨滴撞击点的周围反射地飞溅之后，任意地沉积在打印物的表面 上。
打印物的吸附能力通过毛细结构得到改善。这种毛细结构确保 所有附在表面上的墨滴快速浸入材料深层。因此避免了墨滴在其边缘 区域上的流动。因此附在打印物表面上的墨滴形成边缘清晰的像点。 通过主墨滴的彼此连接，形成了由于墨雾的沉积而在其周围具有轻微 阴影的打印图案。然而其缺点在于基于水或油的墨，不是具有毛细 结构的吸附性材料只能以很低的清晰度被打印，因为油墨不能渗入材 料并在毛细管中流动。众所周知，解决该问题的方法是使用含有溶 剂的油墨。通过溶剂将起到两种效果。其一，溶剂侵蚀或溶解打印物，
从而实现油墨与打印物表面紧密结合。其二，已涂敷在打印物上的油 墨的溶剂逐渐蒸发。因此油墨变成耐擦拭的。众所周知，为了加速溶 解和蒸发过程，对已涂敷的油墨进行加热。
该方法的缺点在于油墨的溶剂要特别地与打印物的材料相协 调，因为否则就会不溶解或不侵蚀。因此该方法在涉及要打印的材料 方面显得不灵活。另外产生溶剂蒸汽，其污染周围环境空气，可能是 有害健康的，并且如果可能的话，必须花费高成本将其抽出并处理。
还观察到，溶剂蒸汽在打印物上沉积，这对于一些打印物，例 如在医药或实验室领域，是不能接受的。如果使用热敏感的打印物， 如一些塑料，在加热油墨时，要打印的打印物最终发生变形和改变。 因此，对于前述打印方法，含有溶剂的油墨的使用情况总体上非常受 限。
众所周知，为了避免在打印或标记非吸附性材料时上述打印方 法的缺点，使用光固化油墨。这种油墨包含多种与光的预定的短波长 相协调的光引发剂。可使用光固化油墨工作的喷墨打印机具有用于对 光固化油墨进行照射和曝光的曝光头。在打印时，该曝光头随打印头 在喷墨打印机的壳体两侧之间来回移动并照射通过打印头喷嘴向打 印物上喷射的油墨。选择所发射的光的波长，使得光引发剂被激励并 且油墨至少部分地被聚合。油墨的聚合使得油墨粘度增加并凝固。凝 固的程度取决于照射的时间长度以及曝光头的照射功率。
然而，该方法的难度在于为了使得喷射到打印物上的油墨完 全固化，在很短的时间内要求有很高的照射能量。
固化紫外光固化油墨所要求的能量在例如一个焦耳的数量级。 为了即使在高的打印速度的情况下也获得所需要的能量，要求与打印 头一起滑动的曝光头的照射功率在千瓦级。
因此前述的打印方法的缺点在于对于一个快速移动的打印头， 要选择一个具有非常高的照射功率的曝光头，使得油墨凝固并有效避 免油墨流动。
为了获得足够大的照射功率，曝光头的尺寸就要选择得很大， 从而使得其不再适合用于作为台式设备的喷墨打印机。如果在作为台
式设备的喷墨打印机中使用较小的曝光头，则尤其是需要打印的不是 在表面上具有毛细结构的吸附性的打印物时，存在以下危险即涂敷 到打印物表面上的油墨发生流动，在这里，通过喷射的油墨所描绘的 打印图像随时间流逝会越来越不清晰。
流动过程取决于油墨与打印物之间表面张力的比例，从而也取 决于打印物的表面粗糙度。要打印的表面越粗糙，油墨在毛细结构中 流动就越快。尽管油墨在不具有毛细结构的打印物的光滑表面的情况 下只是少量流动。然而在这里还存在以下缺点即油墨与打印物表面 的粘附很小，从而不能达到耐擦拭的结合。
发明内容
因此，本发明的目的在于开发出一种在适合作为台式设备的 喷墨打印机中的打印方法，使用该方法产生边缘清晰的、彻底固化的 打印图像。
按本发明，该目的将通过具有权利要求l特征的方法来解决。 在按本发明的、使用喷墨打印机的打印方法中，在进行打印时， 打印头和与其连接的曝光头在第一个壳体侧和第二个壳体侧之间来 回移动。在移向第一个壳体侧的途中，有针对性地向打印物上喷射光 固化油墨，同时曝光头照射喷射到打印物上的光固化油墨。按本发明， 在移向第二个壳体侧的途中，曝光头再次，即第二次照射喷射到打印 物上的光固化油墨。在第二次照射之后，打印物横向于打印头的移动 方向被输送。
通过在打印头连同曝光头移向第一个壳体侧的途中，对喷射到 打印物上的油墨进行第一次照射，提高了已喷上的油墨的粘度，同时 油墨被凝成胶状。由此避免了已喷上的油墨的流动并保证边缘清晰的 打印图像。通过在曝光头移向第二个壳体侧的途中，对已喷射到打印 物上的油墨进行再次照射，使得喷射到打印物上的油墨完全固化。因 此获得以下优点即已喷射油墨的打印图像是耐擦拭和耐刮擦的。
除了上述优点之外，本发明还具有以下优点即使用很低的曝 光头照射功率使得光固化油墨完全固化。在按本发明的方法中使用低
的照射功率就足够了，因为在曝光头移向第一个壳体侧的途中，光固 化油墨被第一次照射，然后在曝光头移向第二个壳体侧的途中，其被 再次照射，在这里，打印头在移向第二个壳体侧的途中存储全部的油 墨并抑制其喷出。就是在这个移动途中，没有光固化油墨从打印头喷 射出。在到达曝光头在第二个壳体侧区域内的终点位置之后，打印物 横向于打印头的移动方向被输送。
已确定的是，打印所需要的、曝光头的照射能量基本上是由两 种作用得出。 一方面，使喷射到打印物表面上的油墨固着，以阻止油 墨流动。另一方面，照射能量用于已喷射油墨完全及彻底固化，使得 其粘附在打印物上。
根据本发明一种有利的实施形式，在打印过程中，这两种作用
基本上在时间上相继地通过如下方式完成，即曝光头在开启状态下， 在移向第一个壳体侧的途中和移向第二个壳体侧的途中以不同速度 被移动。此外，己喷射的油墨在到第一个壳体半部的途中被凝成胶状 并被固着在打印物上，而在到第二个壳体半部的途中被完全及彻底固 化。通过不同的曝光头速度以及相应不同的照射时间，可以按功能恰 当地分配并减少照射能量。因为固着油墨或避免油墨流动所需的照射 能量，比完全固化油墨所需要的照射能量要低，所以可以通过曝光头 在开启状态下，在移向第一个壳体侧的途中比在移向第二个壳体侧的 途中被更快地移动，来减少所需要的曝光头照射能量。在这里，如果 曝光头移向第一个壳体侧的移动速度比移向第二个壳体侧的移动速 度快数倍，打印机以及其曝光头的运行可以非常节省能量，因为固着 油墨只需要较少的能量。
接下来将借助于实施例，以图示进一步解释本发明。 图l 打印机与打印平面成直角的纵剖视图，以及
图2 打印机的局部俯视图，平行于打印平面，带有部分标记的 标记载体作为打印物。
具体实施例方式
图1和图2以纵剖视图和俯视图的形式，示出了按本发明的、 带有打印头以及与其连接的曝光头的打印机。按本发明的打印机优选 设计成台式打印机，并且基本上由壳体槽1和壳体上部2组成，在该 壳体上部中设有带有侧壁3， 4的打印机支架。这两个侧壁通过角形 横梁5隔开。在打印机支架上装配了滑轨6，在该滑轨上安置了滑座 7， 7. 1。滑座7， 7. 1通过环形的牵引装置9由马达10驱动，在这里， 牵引装置9通过转向轮11转向。在滑座7， 7. 1上装配了打印头12， 12. 1以及在其旁边的曝光头13,13. 1。在两者之间为隔热板14，14. 1， 该隔热板保护打印头12， 12. 1免受曝光头13， 13. l的热辐射。
在打印头12的喷嘴装置15的下方，在滑座7的初始位置设有 打印头12的清洗装置16。
一个光转换装置17位于曝光头13的下方，在该光转换装置中， 曝光头13的光能在滑座7的初始位置上被转换为热并向外散发。
通过按上述形式的部件的相互布置可以实现在滑座移动时， 曝光头13不会驶过清洗工位16。因此可以避免曝光头13使得在清 洗工位16，尤其是其密封面38上附着的残余油墨完全固化。
在打印机的中部，与打印头12, 12. 1连接的喷嘴装置15， 15.1 的下方，以横断面的形式示出了作为打印物的标记载体18，该标记 载体由输送装置19， 19. 1横向于滑座移动方向输送，并且由压紧元 件20， 20. 1压紧在输送元件19， 19. l上打印。
在壳体槽1中，设备控制装置21和供电装置22位于输送装置 19， 19. 1左侧附近。
油墨供料装置23， 23. 1位于打印头12， 12. l的上部区域，通
过这个供料装置，通过一根在这里没有示出的软管，从一个装配在滑 座7， 7. 1上的墨盒向打印头供应油墨。
根据图2，在来回移动的滑座7， 7. 1的两个终点位置之间，设 置输送装置19， 19.1， 20， 20.1，该输送装置以用26所标记的箭头 方向按行地移动打印图像载体18。
标记载体18由导向条27， 28组成，在它们之间，标记元件29
固定在规定断裂处30上。在图2中，示出了标记元件29的第一行 31已被标记，而第二行32位于标记位置上。
在标记该第二个标记元件行32之前，滑座7， 7. 1位于位置7. 1。 通过设备控制装置21的指令，滑座7. 1连同打印头12. 1和曝光头 13.1以高的打印速度向右朝侧壁3的方向移动。此时，通过程序控 制，在选择的位置上，打印头将墨滴喷射在标记元件行32的标记载 体元件33上。曝光头13以短距离34位于打印头12之后，该曝光头 13具有宽度35和长度36的矩形曝光窗口 39。通过高的打印速度以 及打印头12和曝光窗口 39之间所选择的小距离34，喷射到打印物 上的油墨，在落在打印物上之后不久就由曝光头13通过曝光窗口 39 照射。喷射到打印物上的油墨形成透镜形状的墨滴，在其形成之后不 久就被由曝光头13发射出的光照射。通过墨滴落到打印物表面上和 用光对其进行照射之间短暂的时差，实现了透镜形状的墨滴至少在其 边缘区域发生聚合。这样，墨滴边缘区域的粘度升高，从而固着油墨。 因此，在第一步中，使用相对较低的照射功率获得边缘清晰的打印图 像，但是该图像总体上还不是耐擦拭的。
在第二步中，曝光头13和打印头12在滑座7上向左朝侧壁4 的方向移动，在这里，曝光头13照射已喷射的油墨而打印头不喷射 油墨。曝光头13以不同的速度向右和向左移动。最好是其向右的速 度大于向左的速度。根据所使用的油墨和需要打印的打印物，速度比 例可以达到系数10。向左和/或向右的速度也可以分别根据油墨和打 印物来调节。速度和速度比例的重要参数为，例如打印物的材质和表 面粗糙度以及油墨成分。
在滑座到达终点位置7. 1之后，打印图像载体18通过输送装置 19， 19.1， 20， 20.1继续移动一个标记元件行，并且标记周期重新 开始。
为了根据油墨和打印物，控制曝光头13和打印头12的速度， 可以例如在设备控制装置21中手动输入反映油墨和打印特征的值， 然后该设备控制装置21对信息进行处理，与储存的数据比较并分类。 据此，该设备控制装置21控制打印头12和曝光头13的速度。
此外，设备控制装置除了速度外，还可以根据打印物和/或油墨 来控制曝光头13的照射功率。
附图标记清单
1壳体槽
2壳体上部
3侧壁
4侧壁
5角形横梁
6滑轨
7， 7. 1滑座
9牵引装置
10马达
11转向轮
12， 12.1打印头
13， 13.1曝光头
14， 14.1隔热板
15， 15.1喷嘴装置
16清洗装置
17光转换装置
18标记载体
19， 19.1输送装置
20， 20.1压紧元件
21设备控制装置
22供电装置
23， 23.1打印头上的油墨供料装置
24第一个标记元件行的标记元件
25标记载体的表面
26 沿着标记载体的输送方向的箭头
27 标记载体的右侧导向条
28 标记载体的左侧导向条
29 标记元件
30 固定断裂处
31 第一个标记元件行
32 第二个标记元件行
33 第二个标记元件行的标记元件
34 喷嘴装置和曝光窗口之间的距离
35 曝光窗口宽度
36 曝光窗口在打印方向上的长度
37 打印头喷嘴装置在打印行方向上的长度
38 清洗装置的密封面
39 曝光窗口
权利要求
1.使用喷墨打印机的打印方法，在进行打印时，该喷墨打印机使其打印头(12，12.1)和一个与之连接的曝光头(13，13.1)在第一个壳体侧和第二个壳体侧之间来回移动，并且在移向第一个壳体侧的途中，有针对性地向打印物上喷射光固化油墨，同时曝光头(13，13.1)照射喷射到打印物上的光固化油墨，其特征在于在打印头(12，12.1)连同曝光头(13，13.1)移向第二个壳体侧的同时，曝光头(13，13.1)再次照射喷射到打印物上的光固化油墨，在这里，在再次照射之后，打印物横向于打印头(12，12.1)的移动方向被输送。
2. 按权利要求1所述的使用喷墨打印机的打印方法，其特征在 于打印头(12， 12.1)连同曝光头(13， 13.1)使用不同速度移向第一个壳体侧和第二个壳体侧。
3. 按权利要求2所述的方法，其特征在于打印头(12， 12.1) 连同曝光头(13， 13.1)移向第一个壳体侧快于移向第二个壳体侧。
4. 按权利要求3所述的方法，其特征在于打印头(12， 12.1) 连同曝光头(13， 13. 1)移向第一个壳体侧的移动速度比移向第二个 壳体侧的移动速度快数倍。
5. 按前述权利要求中至少之一所述的方法，其特征在于曝光 头(13， 13.1)和打印头(12， 12.1)同步地在第一个和第二个壳体 侧之间移动。
6. 按前述权利要求中至少之一所述的方法，其特征在于打印 头(12， 12. 1)连同曝光头(13， 13. 1)在移向第一个壳体侧的途中， 以一个根据油墨和/或打印物调节的速度被移动。
7. 按前述权利要求中至少之一所述的方法，其特征在于打印 头(12， 12. 1)连同曝光头(13， 13. 1)在移向第二个壳体侧的途中， 以一个根据油墨和/或打印物调节的速度被移动。
全文摘要
本发明涉及到一种使用喷墨打印机的打印方法，在进行打印时，该喷墨打印机使其打印头(12，12.1)和与之连接的曝光头(13，13.1)在第一个壳体侧和第二个壳体侧之间来回移动，并且在移向第一个壳体侧的途中，有针对性地向打印物上喷射光固化油墨，同时曝光头(13，13.1)照射喷射到打印物上的光固化油墨。为了形成边缘清晰并且完全固化的打印图像，在打印头(12，12.1)连同曝光头(13，13.1)移向第二个壳体侧的同时，曝光头(13，13.1)再次照射喷射到打印物上的光固化油墨，在这里，在再次照射之后，打印物横向于打印头(12，12.1)的移动方向被输送。
文档编号B41J3/407GK101370667SQ200780002967
公开日2009年2月18日 申请日期2007年1月19日 优先权日2006年1月25日
发明者迪特尔·施特尔马赫, 阿尔布雷希特·席尔霍尔茨 申请人:菲尼克斯电气公司